Parallelization of noise subspace-based doa estimation algorithms on CPU and GPU
Gürültü altuzayı tabanlı DOA kestirim algoritmalarının CPU ve GPU üzerinde parallelleştirilmesi
- Tez No: 665560
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPTEKİN TEMİZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enformatik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Modelleme ve Simülasyon Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Varış Yönü (DOA) kestirimi, aktif bir araştırma alanı olarak bilinir ve dizi sinyal işleme altında incelenir. Bu alandaki algoritmalar; sonar, arama-kurtarma, navigasyon ve konum belirleme gibi çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, gerçek zamanlı bir sistem performansı elde etmek bazen bu algoritmalar için zorlu bir hale gelmektedir. Bu tezde, gürültü altuzayı-tabanlı dört farklı DOA kestirim algoritması (PHD, MUSIC, EV ve MN) ele alınmış ve her biri MATLAB, C/C++ ve CUDA'da gerçeklenmiştir. MATLAB gerçeklemeleri, ağırlıklı olarak teorik ve nümerik analizler için kullanılmıştır. C/C++ gerçeklemeleri ise algoritmaların paralelleştirme yapısını oluşturmak için kullanılmış ve her birinin seri ve (OpenMP ile) paralel olarak çalışan iki versiyonu gerçeklenmiştir. Teorik analizler kapsamında, bu algoritmalar DOA kestirim doğruluğu açısından birbirleriyle kıyaslanmış ve farklı parametrelerdeki (örn. dizi geometrisi, dizi açıklığı, SNR düzeyi vb.) değişimin doğruluk üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Öte yandan uygulamaya dayalı deneylerde ise, MATLAB, C/C++ ve CUDA'daki tüm kodlar hem nümerik hem de performans açısından incelenmiştir. C/C++ ve CUDA kodlarının genel nümerik doğrulaması, (duyarlığına güvenilen) MATLAB kodlarına karşı gerçekleştirilmiştir. CUDA kod performansının ilk değerlendirmesinden sonra, GPU-tabanlı birtakım optimizasyonlar uygulanmış ve performanstaki ilgili iyileşmeler değerlendirilmiştir. CUDA kod performansı, farklı sistem konfigürasyonlarına sahip PC platformlarında karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Sonuç olarak; çoklu iş-parçacıklı temel C/C++ kodlarına kıyasla, CUDA kodları ile performansta kayda değer bir hızlanma sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Direction-of-Arrival (DOA) estimation is known as an active research area, and it is studied under array signal processing. The algorithms in this area are widely used in various applications such as sonar, search-and-rescue, navigation, and geolocation. However, achieving a real-time system performance is sometimes a challenging task for these algorithms. In this thesis, four noise subspace-based DOA estimation algorithms (PHD, MUSIC, EV, and MN) were considered and implemented in MATLAB, C/C++, and CUDA. MATLAB implementations were mainly used for theoretical and numerical analyses. Whereas, C/C++ implementations were initially used for constructing the parallelization structure and they were realized in two versions working serially and in parallel manner (via OpenMP). Within the scope of theoretical analysis, these algorithms were compared with each other in terms of DOA estimation accuracy and effects of change in different parameters (e.g., array geometry, array aperture, SNR level, etc.) on the accuracy were observed. On the other hand, in terms of implementation-based experiments, all the codes in MATLAB, C/C++, and CUDA were evaluated from both numerical and performance viewpoints. The general numerical validation of C/C++ and CUDA codes was realized against ground-truth MATLAB codes. After the initial assessment of the CUDA code performance, some GPU-based optimizations were applied and the corresponding performance improvements were evaluated. The CUDA code performance was benchmarked on the PC platforms with different system configurations. Consequently, a considerable speedup was achieved for CUDA codes compared to baseline multi-threaded C/C++ codes.
Benzer Tezler
- A numerical investigation on passive flow controls of open cavities at transonic speeds
Açık kavitelerin pasif kontrolünün transonik akışlarda sayısal incelenmesi
OĞUZHAN DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
DOÇ. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- İnsan aktivitesi tanımaya yönelik büyük veri setlerinde kümeleme yöntemlerinin bulut üzerinde paralelleştirilmesi
Parallelization of clustering methods for human activity recognition big datasets on cloud
AHMED ABDULRAHMAN M.JAMEL
Doktora
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolErciyes ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHRİYE AKAY
- Depth extraction, refinement and confidence estimation from image data
Başlık çevirisi yok
GÖRKEM SAYGILI
Doktora
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTechnische Universiteit Delft (Delft University of Technology)PROF. DR. M. J. T. REINDERS
DR. E. A. HENDRIKS
- Yalıtım özelliği geliştirilmiş nanolif malzemeler
Nanofibers materials with improved insulation properties
NESLİHAN KARACA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN
PROF. DR. NURAY UÇAR
- Kompleks ve elektriksel olarak büyük hedeflerin radar kesit alanı hesabı için kullanılan seken ışın yöntemi ve fiziksel kırınım kuramı çözücülerinin CPU ve GPU donanımlarında paralelleştirerek hızlandırılması
Acceleration of shooting and bouncing rays method and physical theory of diffraction solvers used for radar cross section calculation of complex and electrical large targets on CPU and GPU hardware through parallelization
ÖZKAN KIRIK
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMersin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANER ÖZDEMİR